本文翻譯了國際能源署首席經濟學家2021年3月25日發(fā)表的評論文章。
科技公司可以在應對氣候挑戰(zhàn)方面發(fā)揮巨大作用
過去十年里，有兩個廣受關注的指數同時飆升:大型科技公司在國際股市上的市值和大氣中的二氧化碳濃度。這兩種現象之間幾乎沒有直接聯系——與它們的經濟、金融甚至社會足跡相比，領先科技公司的能源消耗相對較少。然而，正是由于巨大的財務足跡，再加上它們巨大的文化和科學影響力，這些公司在應對氣候挑戰(zhàn)方面能夠發(fā)揮如此巨大的潛在作用。
大型科技公司在很大程度上已經承諾要實現自身活動的零排放?？紤]到這些公司作為人們經常效仿的“趨勢制定者”的角色，這些目標為經濟中的其它領域樹立了一個重要的榜樣。但他們在數字化、人工智能和信息系統方面的工作，可能成為潛在的游戲規(guī)則改變者，創(chuàng)造實現凈零排放所需的更智能、更靈活的能源系統。
毫無疑問，大型科技公司的崛起是過去十年最具特色的金融發(fā)展之一。到2020年底，三大科技巨頭的股票市值達到5.5萬億美元，是法蘭克福和圣保羅上市的德國和巴西公司總和的兩倍。三大科技公司財務價值的集中度現在是標準石油(Standard Oil)、美國電話電報公司(AT&T)和美國鋼鐵公司(US Steel)在洛克菲勒(rockefeller)和卡內基(carnegie)家族統治時期的兩倍。
與其他公司的運營規(guī)模相比，它們的直接排放相對較小
大型科技公司的能源使用和排放從絕對值上看非常重要，但與它們的運營規(guī)模相比就不重要了。例如，數據中心占全球用電量的1%左右，遠遠落后于工業(yè)電機或空調作為全球電力需求的驅動因素。
科技公司的能源和排放狀況顯然因其商業(yè)模式的不同而存在很大差異。一些大型科技公司幾乎完全數字化和電氣化。其他國家則擁有龐大的碳密集型硬件制造供應鏈或遍布全球的物流和交付系統。許多這些制造和物流操作通常被外包，并在范圍3排放中被統計。
五大科技公司2019年范圍1(直接排放)和范圍2(購買的電力排放)的排放量總計約為1300萬噸二氧化碳當量，約占全球能源相關溫室氣體排放的0.04%。包括范圍3(包括商務旅行、員工通勤、制造業(yè)和建筑業(yè))在內的總排放量約為全球排放的0.3%。因此，所有這些公司活動的脫碳，甚至它們的供應鏈，可能對全球二氧化碳排放產生相對較小的直接影響。與應用于能源系統及其他領域的數字解決方案的巨大潛力相比，這些直接影響也可能相形見絀。雖然這篇文章關注的是數字技術在減少排放方面的潛在應用，但一些應用如果能夠促進碳密集型能源的生產或使用，可能會阻礙清潔能源的轉型。
然而，這些公司在解決排放問題上采取了越來越嚴格和雄心勃勃的企業(yè)政策。除了一般的社會和政治關注，這似乎部分是由人力資源考慮:有激烈的競爭技術上合格的年輕專業(yè)人員，他們越來越多地要求他們的雇主在重要的社會和環(huán)境問題上負責任的立場，包括氣候變化。有一些著名的例子表明，科技公司員工公開要求雇主采取更有力的氣候行動，包括在支持化石燃料開采的領域避免使用機器學習。
本文將重點關注美國的大型科技公司，因為中國的大型科技公司盡管擁有強大的技術實力，但不幸的是，它們在氣候和能源戰(zhàn)略方面仍然落后。
大型科技公司是可再生能源的主要買家
大型科技公司率先為可再生能源簽訂了企業(yè)電力購買協議(PPAs)。2020年，五大科技公司采購了7.2GW的可再生能源裝機容量，占所有企業(yè)可再生能源PPAs的近30%，約占全球新增可再生能源裝機容量的3.5%。在美國的大型科技公司中，承諾從可再生能源獲取與年度消費量相同數量的電力已成為標準。
2010-2020年按行業(yè)分列的全球電力購買協議數量
2010-2020年可再生能源購買協議的主要承購商
評估這些可再生能源采購的影響并不簡單。鑒于大型科技公司的財務實力很容易超過大多數國家，與任何一個國家簽訂長期合同都能提供強大的投資保障，并使項目融資條件具有吸引力。在某些情況下，這種融資通過公司的直接股權投資得到加強。這對擴大可再生能源投資起到了有益的作用。還有證據表明，大型科技公司的潛在投資已經影響了有利于可再生能源發(fā)展的政策決定，例如，推動了改善網絡接入的舉措。
在許多情況下，這些合同只是財務上的。數據中心由當地公用事業(yè)公司提供電力，可再生能源產品在市場上銷售，公司填補可再生能源項目的價差，類似于金融互換。這是一種良好的項目融資做法，但它也提供了一個機會，通過取代高碳發(fā)電，將項目定位在其影響最大的地方。奇怪的是，這種靈活性并不總是得到充分利用。
盡管這些公司的業(yè)務遍及全球，但它們的可再生能源采購和投資往往集中在其服務器所在的國家——美國和西北歐。然而，這提出了一個重要的附加性問題:如果沒有科技公司的承諾，可再生能源的增長會發(fā)生嗎?甚至有大型科技公司承包已承諾項目的例子，當時幾乎可以肯定項目無論如何都會完成。在美國，風能和太陽能項目受益于聯邦稅收抵免，因此可以說，應該感謝的是美國納稅人。在歐洲，主要目標國家恰好是那些強有力的政策和成功的電網整合導致投資者對可再生能源項目特別強烈的興趣的國家。在超低利率環(huán)境下，這些國家的可再生能源已經享有非常低的資本成本。換句話說，如果一家大型科技公司不為某個風電場融資，那么其他公司可能會。
這些公司可以更充分地利用其財務實力，在最需要它們的地方承擔可再生能源投資:在發(fā)展中國家和新興經濟體，煤炭仍然被視為能源安全的重要因素，可再生能源投資受到資本短缺的阻礙。未來幾十年，新興經濟體的數據需求將迅速增長，需要在這些地區(qū)建立新的數據中心來滿足日益增長的需求。這是一個機會，企業(yè)可以利用這個機會作出新的氣候承諾。
然而，科技公司最大的機遇是利用它們的力量，在能源系統中帶來根本變化，而不僅僅是它們自己的供應。在以下五個領域，他們的技能、規(guī)模和承諾的結合可能產生變革性的效果。
1. 推動電力行業(yè)數字化轉型
風能和太陽能光伏發(fā)電正在推動低碳電力供應的增長，盡管大部分能源消費仍然是汽車或工廠直接使用化石燃料。因此，人們普遍認為，在整個經濟中加大對電力的使用，同時加大對風能和太陽能的使用，是向清潔能源轉型的關鍵支柱。但有一個問題:風能和太陽能會隨著天氣變化而變化。社會依賴于不間斷的電力供應——數字經濟比它的“實體經濟”更加依賴。
科技公司可以在幫助平穩(wěn)用電方面發(fā)揮重要作用。就目前情況來看，大型科技公司正越來越多地尋求推進其零碳承諾，除了風能和太陽能，它們還投資于氫和電池存儲，以確保它們的數據中心全天候由清潔電力供應。這很有用，但系統操作員需要平衡互連系統，而不是單個企業(yè)用戶。大型科技公司可以通過采取更靈活的操作，比如轉移工作負載以匹配可再生能源，或充當需求響應資源，在電網脫碳方面發(fā)揮更大的作用。此外，先進的數字技術可以在以下幾個方面幫助更廣泛的電網脫碳:
在需求方面有一個巨大的，而且很大程度上尚未開發(fā)的靈活性潛力:各種電器可以通過對天氣和可再生產品的變化作出反應來調整其消費。不幸的是，它需要大量的單個設備來進行微小的調整。因此，來自連接設備的需求響應將需要被聚合和自動化。這對電氣化交通來說尤其重要:電動汽車不加控制地充電，往往與邊際電力來源是天然氣甚至煤炭的高峰時段重合。即使車主們希望這樣做，他們也不太可能獲得調整充電所需的信息。停放的電動汽車需要與系統運營商進行通信，彼此共享網絡容量，并根據可再生模式調整充電方式。在我們設想的能源系統中，幾乎可以肯定的是，一個智能手機應用程序，甚至是一個智能揚聲器都必須為它的主人做到這一點。
數字化可以補充實際網絡容量:電力使用量的增加需要擴大輸電和配電網絡，但在許多國家建設新線路很困難。物聯網在電力網絡上的系統應用，可以讓運營商更準確地了解線路上的情況和電力流動，允許他們在不增加物理足跡的情況下擴大輸電能力。此外，數據密集型、基于人工智能的技術可以更精確地預測風能和太陽能的產量，從而在不危及能源安全的情況下提高可再生能源的份額。
當可再生能源普及率達到較高水平時，將需要額外的技術解決方案，如智能逆變器，以保持電網的穩(wěn)定。這些并網逆變器將需要非?？焖俚臄祿粨Q和控制，同時保持強大的網絡安全標準。
先進的數字化對于優(yōu)化資產利用和增強靈活性至關重要，大型科技公司已經活躍在這一領域。其中一些公司開展了可再生能源預測的內部研究，并對需求響應等智能能源技術進行收購和風險投資。然而，尚未實現的機遇依然存在:與這些公司用于擴大核心業(yè)務的資源和承諾相比，它們的智能能源投資規(guī)模仍然較小，往往缺乏戰(zhàn)略重點。數字能源關系中的大多數創(chuàng)新要么是由初創(chuàng)企業(yè)驅動，要么是由傳統電力網絡運營商的數字活動驅動。
鑒于對大型科技公司對競爭影響的廣泛政策擔憂，數字能源領域對新進入者如此開放是件好事。不過，科技巨頭采取更積極主動的姿態(tài)將受到歡迎。就靈活、協調的電動汽車充電而言，技術本身已經存在，但由于交易成本和關鍵利益相關者之間缺乏協調，實施受到阻礙。大型科技公司大規(guī)模應用智能解決方案、推動統一標準以及降低交易成本的能力，可能會發(fā)揮重要作用。電力是一個世紀前第二次工業(yè)革命的變革技術，對今天的科技巨頭來說，它也可以是一個變革領域。
2. 充分發(fā)揮數字化的力量，提高整個經濟領域的能源效率
毫無疑問，風能和太陽能光伏發(fā)電將承擔很多繁重的工作，但它們需要其他清潔能源技術的幫助，才能成功實現凈零能源轉型。簡單地說，不可能以復制粘貼的方式將每焦耳的化石能源替換為相當于焦耳的低碳能源。能源轉型必須包括全面提高能源效率。其中一些并不是高科技:老派的建筑保溫項目仍然非常相關。然而，數字技術可以大大加快能源效率的進步。
大型科技公司擁有重要的經驗和技能。作為減少直接碳足跡的努力的一部分，他們已經認真審視了自己的運營。近年來，由于計算和基礎設施的效率提高，以及云計算和超大規(guī)模數據中心的份額增加，數據使用、互聯網流量和電力使用之間出現了顯著的分離。然而，隨著大型科技公司超大規(guī)模數據中心的能源使用量迅速增長，需要更強有力的能效提升，以限制未來10年的能源需求增長。
2010-2019年互聯網流量、數據中心工作負載和數據中心能源使用的全球趨勢
2010-2022年按數據中心類型劃分的全球數據中心能源需求
這種經驗也可以在數據中心之外得到利用。建筑節(jié)能的一個主要挑戰(zhàn)是，對舊建筑進行改造既費時又難以擴大規(guī)模。有一些使用機器學習來克服這一問題的有希望的例子。從擁有200年歷史的歐洲歌劇院到加州的豪華度假勝地，這些例子都表明，連接設備、傳感器的使用、實時測量和微調控制可以極大地節(jié)省能源。
在運輸行業(yè)，優(yōu)化卡車運營和物流的數字解決方案可以將公路貨運的能源消耗和排放減少四分之一?？紤]到長途重型卡車仍然依賴柴油發(fā)動機，這是一個重要的貢獻。主要的電子商務運作已率先采用最佳物流服務，并可由第三者提供服務。
3.成為重要的新技術和新材料的先鋒
盡管電氣化和提高風能和太陽能發(fā)電的比重將是向凈零能源轉型的首要主題，但整個能源體系仍很復雜，在難以脫碳、非電氣化的部門仍有大量排放。大型科技公司也可以在這方面發(fā)揮重要作用。
首先，盡管它們的技術是數字化的，但它們的實體操作規(guī)?？赡艽蟮皿@人:智能手機的碳足跡始于銅礦中的重型機械。2020年夏天，在客運航空業(yè)因新冠肺炎沖擊而崩潰的同時，電子商務保持了從中國制造商到歐美消費者的貨機的強勁流動。
大型科技公司直到最近才開始為其產品尋找低碳替代品。由于能源行業(yè)和風險投資公司都難以創(chuàng)建可行的商業(yè)模式以擴大規(guī)模，使用創(chuàng)新低碳技術制造的材料的開發(fā)經歷了十年的投資不足。大型科技公司已經做好了介入的準備:作為無差別的商品，低碳塑料可能過于昂貴，但它們的成本與平板電腦的價值相差無幾。大型科技公司可以利用其高附加值的應用、資產負債表和冒險能力，在為此類產品架起“死亡之谷”的橋梁上發(fā)揮領導作用。最有希望的例子有雙管齊下的方法:公司為研發(fā)和擴大規(guī)模提供風險資本資金，同時也作為新的低碳產品的錨定消費者。這已被應用于智能手機制造的低碳鋁工藝，以及用于電子商務配送的電動卡車。
一些科技巨頭現在正在把他們的氣候承諾擴大到他們過去的排放量。除了碳補償,注意力轉向直接空氣捕捉技術,最近的例子的風險資本投資,大型科技股。鑒于排放鎖在現有的能源基礎設施和能源系統的慣性,它極有可能需要直接空氣捕捉的大規(guī)模使用。大型科技公司可以在幫助開發(fā)和早期部署直接空氣捕捉和其他碳捕捉、利用和存儲(CCUS)技術方面發(fā)揮重要作用。它們還可以促進其他關鍵清潔能源技術的推廣，包括綠色氫、長期儲能、先進核能和地熱能。
4. 運用數字工具的全部力量來幫助創(chuàng)新工藝過程
從歷史上看，新能源技術需要幾十年的時間才能成熟并產生變革性的影響。阿爾伯特·愛因斯坦于1921年因其在太陽能的理論基礎——光電效應方面的工作而獲得諾貝爾物理學獎。第一個實用的太陽能電池板直到20世紀60年代才出現在太空探索中，直到現在太陽能光伏才開始改變電力部門。不幸的是，目前市場上的技術只能把我們帶向凈零能源系統的一半，而且我們沒有一個世紀的時間來彌合技術差距。新能源技術的開發(fā)和大規(guī)模應用必須以前所未有的速度加速，才能在2050年之前實現全球凈零排放。
大型科技公司可能扮演的最具變革性的角色之一，是加速創(chuàng)新過程本身。人們已經在嘗試利用人工智能模擬新型催化劑，以實現更高效的化學過程，并開發(fā)用于更高容量電池的新型納米材料。自動駕駛汽車是機器學習研究的高調應用，但其對環(huán)境的影響很大程度上取決于它們將如何使用?？沙掷m(xù)性應納入這一領域的研究。低碳工業(yè)技術、低碳航空燃料的化學、核能的新方法都將受益于機器學習的系統應用。
大型科技公司憑借其獨特的財務實力和對機器學習過程的深刻理解，處于領先一系列新技術突破的有利位置。擊敗人類最偉大的國際象棋或圍棋大師是一項令人印象深刻的成就，但下一個目標應該是克服人類面臨的最大技術挑戰(zhàn)。硅谷的一些領軍人物已經在朝著這個方向前進，要么通過內部研究，要么通過設立專門的風險資本投資。這些項目可以擴大規(guī)模。
5. 使消費者能夠做出更明智的低碳決策
大型科技公司的產品深深嵌入日常生活，重塑了消費習慣和社交互動。這些產品還可以幫助消費者在不犧牲他們的生活方式的情況下，更主動地采取減少排放的行為。人們不太可能放棄他們的現代舒適。仍然,國際能源署在2020年世界能源展望對到2050年實現零排放的分析表明,約20億噸的減排量在2030年可以通過社會和行為的簡單改變而實現,如更少地飛機出行,將空調設置為稍高溫度或把汽車放在車庫里通過短距離步行或騎自行車。
大型科技消費產品可以通過讓它們舒適甚至酷的方式來極大地促進這些行為改變。智能手機應用程序可以包括碳計算，告知消費者步行、自行車、公共交通或汽車的“成本”。它們可以促進共享機動性與傳統公共交通系統的整合。在家里，智能系統可以在不犧牲舒適度的情況下控制能源使用。消費者在做決定時越來越愿意考慮可持續(xù)性。這一趨勢有助于為消費品清潔創(chuàng)新創(chuàng)造可行的商業(yè)模式。大數據可以更精確地跟蹤消費品供應鏈，提供可靠的信息，讓消費者做出明智的選擇。
更廣泛地說，大型科技公司在為整個社會提供信息方面扮演著越來越重要的角色，因此也肩負著越來越大的責任。他們應該確保搜索功能和社交媒體不會延續(xù)壞的科學或危險的謊言。應對氣候變化需要在專家的指導下，在信息靈通的公眾支持下，經過深思熟慮、精心設計的公共政策。
大型科技公司可以在清潔能源轉型中發(fā)揮關鍵作用
氣候變化是這一代人面臨的決定性挑戰(zhàn)。要實現凈零排放的經濟增長，政府、消費者和私營企業(yè)需要做出全方位的努力。數字技術并不是應對氣候變化的靈丹妙藥，但強有力的氣候政策和企業(yè)行動可以幫助指導數字技術在正確的地方的應用，以加速清潔能源的進步。
今天的科技巨頭都是歷史上最成功、最具創(chuàng)新精神的企業(yè)。他們改變了主要產業(yè)和數十億人的生活。它們具備良好的條件，可以幫助彌合技術差距，并提供必要的信息，為我們的挑戰(zhàn)找到解決方案。憑借其無與倫比的投資能力和創(chuàng)新潛力，大型科技公司可以成為全球清潔能源轉型大聯盟中不可或缺的成員。
